FR2475239A1 - - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN COMMUTATEUR OPTIQUE. SELON L'INVENTION, IL COMPREND UN SUBSTRAT 1 AYANT UN INDICE DE REFRACTION N, ET QUI EST TRANSPARENT PAR RAPPORT A UN FAISCEAU LUMINEUX GUIDE 5, UNE COUCHE DE GUIDE D'ONDE OPTIQUE 2 AYANT UN INDICE DE REFRACTION N EST FORMEE SUR LE SUBSTRAT, UNE REGION 2 DE FAIBLE INDICE DE REFRACTION N PLUS PETIT, D'UNE VALEUR PREDETERMINEE, QUE N, FORMEE EN UN EMPLACEMENT PREDETERMINE DANS LA COUCHE 2; UNE PASTILLE DIELECTRIQUE MOBILE 4 AYANT UN INDICE DE REFRACTION N, TRANSPARENTE PAR RAPPORT AU FAISCEAU LUMINEUX GUIDE ET DONT LA DISTANCE RELATIVE PAR RAPPORT A UN PLAN CONTENANT LA REGION 2 ET UNE ZONE VICINALE DE LA COUCHE 2 EST REGLABLE; ET UNE COUCHE INTERMEDIAIRE 3 AYANT UN INDICE DE REFRACTION N DISPOSEE ENTRE LE PLAN ET LA PASTILLE MOBILE, AVEC NNN(N, N), N ET N POUVANT ETRE MODIFIES EN CHANGEANT LA DISTANCE ENTRE LE PLAN ET LA PASTILLE 4 POUR DEVIER LE FAISCEAU LUMINEUX GUIDE INCIDENT SUR LA REGION 2. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA COMMUNICATION OPTIQUE ET AU TRAITEMENT OPTIQUE DE DONNEES.

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif optique en couche mince

pour communication optique, traitement optique de doiméesou analogue, et elle se rapporte plus particulièrement à un commutateur optique pour dévier iun faisceau lumineux introduit dans une couche de guide d'onde optique ayant une épaisseur sensiblement égale à la longueur d'onde de la lumière

afin de commuter la propagation du faisceau lumineux.

Les commutateurs optiques en couche mince selon IG l'art antérieur qui ont été proposés jusqu'à maintenant sont du type utilisant un effet électro-optique ou un effet opto-acoustique. Ces dispositifs dévient le faisceau lumineux guide à travers un réseau de diffraction formé

dans une couche de guide d'onde optique par l'effet électro-

optique ou l'onde acoustique de surface. Plus particulière-

ment, des électrodes interdigitales sont prévues sur un guide d'onde on couche mince, par exemple, en un cristal électro-optique LiNbxTa lx03 dans le système LiNbO3. Un

réseau de diffraotion. est formé par un effet électro-

0 optique qui se produit selon une tension appliquée à ces

électrodes afin de dévier le faisceau lumineux guidé.

Alternativement, une onde acoustique de surface se propage à travers une couche de Ta205 comme couche de guide d'onde déposée sur un cristal piézoélectrique tel que du quartz,

par exemple du quartz Dé à coupe Y. Le réseau de diffrac-

tion ainsi formé par l'onde acoustique de surface se propageant à travers la couche de guide d'onde diffracte

le faisceau lumineux guidé, ainsi ce faisceau est dévié.

Dans ces commutateurs optiques, l'une des caractéristiques 3> les plus Importantes est l'angle de déviation du faisceau

lumineux, et il est souhaitable que cet angle soit impor-

tant, car il faut un très long guide d'onde pour obtenir aune nécessité de diaphonie suffisante dans le cas d'un petit angle de déviation. L'angle de déviation obtenu par le commutateur optique du type à réseau de diffraction ci-dessus mentionné est de 20 ou moins, au plus. Ce petit angle de déviation pose un problème important quand un élément de commutateur optique est intégré. Dans le commutateur optique du type à réseau de diffraction, plus est courte la période du réseau, plus est grand l'angle de

déviation. En conséquence, il est nécessaire qu'un disposi-

tif de commutation optique utilisant l'effet électro-optique- soit étudié afin d'avoir des électrodes interdigitales avec

une période du réseau égale à celle du réseau de diffrac-

tion. Afin de réaliser cette électrode interdigitale, un motif d'électrode doit être formé à une très grande précision de l'ordre du sous-micron, ce qui nécessite par conséquent des techniques très poussées pour la fabrication d'un motif précis d'électrode. Dans le dispositif de commutation optique utilisant l'onde acoustique de surface, il est nécessaire de produire une onde acoustique de surface ayant une fréquence de plusieurs centaines de MHz

ou plus. Il s'ensuit qu'il faut des dispositifs périphé-

riques très sophistiqués comme un transducteur avec une forte efficacité pour produire une onde ultrasonique, un oscillateur à haute fréquence ou analogue. Ainsi, ces dispositifs traditionnels de commutation du type à réseau de diffraction présentent un inconvénient parce que leur prix de fabrication est élevé en plus de 1 'inconvénient

ci-dessus décrit du petit angle de déviation.

Un autre dispositif de commutation a été proposé par S. K. Sheem et autres dans Applied Optics Vol. 17, N 6, page 892 (15 Mars 1978) "Light beam switching and modulation using a built-in dielectric channel in LiNbO3 planar waveguide". Dans cette proposition, deux électrodes en bande sont disposées de façon opposée à une bonne distance sur un guide d'onde en couche mince de cristal électro-optique, comme un guide d'onde en couche mince en LiNbO3 diffusé de Ti. Quand une tension prédéterminée n'est pas appliquée entre ces électrodes, le faisceau lumineux guidé se propage directement à travers une région de guide d'onde ou canal entre les électrodes. Quand la tension est appliquée entre les électrodes, l'effet électro-optique réduit l'indice de réfraction dans la région du guide d'onde entre les électrodes pour réfléchir totalement le faisceau lumineux guidé, ainsi celui-ci est dévié. Cependant, l'angle de déviation obtenu par le dispositif de commutation est de 120 au plus et par conséquent, l'angle de déviation pose encore de grands problèmes dans le cas de la fabrica- tion d'un commutateur optique sous forme d'un circuit

intégré optique.

Dans le brevet U.S. No 3 589 794 intitulé "Optical circuits", est révélé un dispositif d'accord à la figure 19, o une pastille diélectrique disposée sur

un guide d'onde est déplacée verticalement ou horizontale-

ment par rapport au guide d'onde pour contrôler le couplage entre un résonateur disposé à proximité du guide d'onde et celui-ci. Tandis que dans ce brevet U.S., on se réfère à un changement de la fréquence de résonance du résonateur par déplacement de la pastille diélectrique, le changement de la direction de propagation du faisceau lumineux se propageant à travers le guide d'onde n'est pas révélé, ni l'amélioration d'augmentation de l'angle de déviation du

faisceau lumineux.

En conséquence, la présente invention a pour objet principal un commutateur optique ayant un angle satisfaisant de déviation, et o les problèmes ci-dessus

mentionnés sont résolus.

La présente invention a pour autre objet un

commutateur optique du type en couche mince de construc-

tion simple, de faible prix et de très bonne efficacité.

La présente invention a pour autre objet un

commutateur optique adapté à une intégration.

La présente invention a encore pour autre objet un commutateur optique contrôlé de façon que la direction de déviation d'un faisceau lumineux soit électriquement commutée. La présente invention a pour autre objet un commutateur optique en couche mince ayant un certain

nombre d'entrées et un certain nombre de sorties.

-Les inventeurs de la présente demande ont révélé une couche de guide d'onde optique formée par une couche de SiO2-TaO5 dans Applied Physics Letter 32(10), 15 Mai 1978, "Refractive-index-adjustable Si02-% 2 films for integrated optical circuits". Par ailleurs, les inventeurs ont également révélé une nouvelle technique de fabrication d'un guide d'onde à canal sur une couche de Si02-Ta205 par un laser au C02, dans Electronics Letters, 1er Février 1979, Vol. 15, 3, pages 79-80 "Fabrication of channel optical waveguide using C02 laser". Selon cette technique, on a pu obtenir avec succès un grand changement de l'indice de réfraction de 2%. Les inventeurs ont trouvé en fait que l'angle de déviation du faisceau lumineux augmentait en utilisant avantageusement une telle technique et ont accompli la présente invention sur la base de cette

reconnaissance technique.

Selon un aspect de la présente, invention, un commutateur optique comprend un substrat avec un indice de réfraction n1, qui est transparent par rapport à un faisceau lumineux guidé, une couche de guide d'onde optique ayant un indice de réfraction n2 qui est formée sur le substrat, une région à faible indice de réfraction ayant un indice de réfraction nà plus petit, d'une valeur prédéterminée, que l'indice de réfraction n2, formée en un emplacement prédéterminé dans la couche de guide d'onde optique, une pastille diélectrique mobile ayant un indice de réfraction n4, qui est transparente par rapport au faisceau lumineux guidé et dont la distance relative est réglable par rapport au plan contenant la région à faible indice de réfraction et une zone vicinale de la couche de guide d'onde optique à proximité de cette région à faible indice de réfraction, et une couche intermédiaire ayant un indice de réfraction n3 disposée entre le plan et la pastille diélectrique mobile, les indices de réfraction n1, n2, n'2, n3 et n4 étant dans la relation qui suit: n2> n'2> n4 > (n1, n3), et les indices effectifs de réfraction de la couche de guide d'onde optique et de la région à faible indice de réfraction sont modifiés en

changeant la distance entre le plan et la pastille di-

électrique mobile, ainsi-le faisceau lumineux guidé incident sur la région de faible indice de réfraction est dévié.

eY Dans l'agencement ci-dessus, la pastille di-

électrique mobile peut être mobile dans une direction

verticale c0i horizontale par rapport au plan. La configura-

tlon de la pastille diélectrique mobile peut être cylin-

drique ou un bord pointu peut être formé à sa partie extrême faisant face au plan. Par ailleurs, la couche de guide d'onde optique peut être une couche de SiO2-Ta2O5, le substrat peut être fait en verre Vycor, la pastille diélectrique peut être faite en gadolinium gallium grenat (GGG) et la couche intermédiaire peut être une couche

1)3 d'air.

Dans un mode de réalisation préféré, la pastille diélectrique mobile est une couche mince diélectrique et flexible disposée au-dessus du plan avec interposée, la couche intermédiaire, et un organe d'entraînement mobile 2é dans une direction verticale au plan est disposé au-dessus de la couche mince diélectrique et flexible, ainsi les indices effectifs de réfraction de la couche de guide

d'onde optique et de la région à faible indice de réfrac-

tion peuvent être modifiés en changeant la distance entre le plan et la couche mince diélectrique et flexible au moyen de l'organe d'entraînement, pour dévier ainsi le faisceau lumineux guidé dans la région de faible indice

de réfraction.

Une couche protectrice est de préférence déposée sur la surface de la couche mince diélectrique et flexible faisant face à l'organe d'entraînement. Par ailleurs, la couche interm6diaire peut être définie par une pièce d'espacement interposée entre la couche de guide d'onde

optique et la couche mince diélectrique et flexible.

Selon un autre aspect de la présente invention, un commutateur optique comprend un substrat ayant un indice de réfraction n1, qui est transparent par rapport à un faisceau lumineux guidé, une couche de guide d'onde optique ayant un indice de réfraction n2 qui est formée sur le substrat, et au moins une partie de commutation disposés sur la couche de guide d'onde et ayant une région de faible indice de réfraction ayant un indice de réfraction n'2 qui est plus faible, d'une valeur prédéterminée, que l'indice de réfraction n2 * formée en un emplacement prédéterminé dans la couche de guide d'onde optique, une couche mince diélectrique et mobile ayant un indice de réfraction n4, qui est transparente par rapport au faisceau lumineux guidé et a une surface suffisante pour couvrir la région de faible indice de réfraction et une zone vicinale de la couche de guide d'onde optique à proximité de la région de faible indice de réfraction, une couche d'air ayant un indice de réfraction n3 forméeen fixant une extrémité de la couche mince diélectrique et flexible par une pièce d'espacement à un emplacement de la couche de guide d'onde optique qui est éloigné du trajet de propagation du faisceau lumineux guidé afin de maintenir une distance prédéterminée entre la couche mince diélectrique et flexible

et le plan contenant la région de faible indice de réfrac-

tion et la zone vicinale, une feuille protectrice couvrant la couche mince diélectrique et flexible, un organe de pression disposé sur la feuSiLe protectrice pour presser celle-ci contre la couche mince diélectrique et flexible afin de changer la distance entre cette dernière et la région à faible indice de réfraction, et un moyen de contrôle électrique pour contrôler si l'organe de pression doit être pressé contre la feuille protectrice ou non, les indices de réfraction n1, n2, n'2, n3 et n4 étant selon la relation qui suit: n2 > n'2> n4> (n1, n3), et la direction de propagation du faisceau lumineux guidé est commutée de façon que le faisceau lumineux guidé incident dans la partie de commutation se propage directement ou soit dévié d'un angle prédéterminé sous le contrôle du

moyen de contrôle électrique.

L'organe de pression a une bille de pression qui est pressée contre la feuille protectrice sous le contrôle du moyen de contrôle électrique, comme un électro-aimant ou un bimorphe piézo-électrique. De plus, la région à

faible indice de réfraction dans chaque partie de commuta-

tion peut être en forme de raie ou bande et les régions à

faible indice de réfraction peuvent être agencées parallè-

lement les unes aux autres.

Selon un autre aspect de l'invention, on prévoit un circuit commutateur optique qui comprend un substrat ayant un indice de réfraction n1, qui est transparent par rapport au faisceau lumineux guidé, une couche de guide d'onde optique ayant un indice de réfraction n2, qui est formée sur le substrat, une région de faible indice de réfraction ayant un indice de réfraction n'2 qui est plus

petit, d'une valeur prédéterminée, que l'indice de réfrac-

tion n2 et qui est formée en un emplacement prédéter-

miné dans la couche de guide d'onde optique, la région de faible indice de réfraction étant formée de (K + 1) (K: nombre entier positif) régionsde raiesou bandeset o, quand un système de coordonnée orthogonale x-y est appliqué à la couche de guide d'onde optique, les lignes centrales des régions de raies respectives coincident avec (K + 1)

ligne droites exprimées par y = -kd, k étant égal à 0, 1,..

K et d = distance entre les lignes centrales des régions de raies adjacentes et le côté le plus à gauche de chaque région de raies se trouve dans un troisième quadrant du système de coordonnées orthogonales x-y, l'angle total de réflexion 0 de la région à faible indice de réfraction par rapport au faisceau lumineux guidé et la distance l1 en direction de l'axe x entre un premier orifice d'une région de raie et un second orifice d'une région de raie à proximité de la première région de raie, le second orifice étant le plus proche du premieresont selon la relation 1 = d/tan 6, et la coordonnée x de chaque côté le plus à droite des (K + 1) régions de raies étant

plus importante que (K - 1)1., et des pastilles diélectri-

ques mobiles ayant un indice de réfraction n4, chacune ayant une surface inférieure suffisante pour couvrir la région de raie et une zone vicinale de la couche de guide d'onde optique à proximité de la région de raie, parallèle à la couche de guide d'onde optique et disposée sur une couche intermédiaire ayant un indice de réfraction n3 à chacun des K(K - 1)/2 emplacements qui sont représentés par les coordonnées qui suivent dans le système x-y sur la région de faible indice de réfraction: [2(k1 - 1)l, 2(k2 - 1)dj o, quand K est un nombre impair, kI1 = 1,2,..., (K + 1)/2 k2 = 1,2,..., (K- 1)/2 quand K est un nombre pair, k1 = 1, 2,..., K/2 k2 = 1, 2,..., K/2, et [(2k1 - 1)1, 2k2d o, quand K est un nombre impair, kI = 1, 2,...., (K - 1)/2 k2 = 1, 2,....., (K - 1)/2 quand K est un nombre pair, k1 = 1, 2,...., K/2 k2 = 1, 2....., (K/2) - 1, o lesrelations N'/N > cos6> N'0/N0 et n2 > n'2> n4 (n1, n3) sont satisfaites, No et N'0 étant les indices effectifs de réfraction de la couche de guide d'onde optique et du centre de la région de raie respectivement, quand la distance 13 entre la pastille diélectrique mobile et la couche de guide d'onde optique est plus importante que l'épaisseur de la couche de guide d'onde optique, et N et N' sont les indices effectifs de réfraction de la couche de guide d'onde et du centre de la

région de raie, respectivement.

Selon un autre aspect de l'invention, on prévoit un circuit commutateur optique qui comprend un substrat ayant un indice de réfraction n1 qui est transparent au faisceau lumineux guidé, une couche de guide d'onde optique ayant un indice de réfraction n2 formée sur le substrat, une région à faible indice de réfraction ayant un indice de réfraction n'2 plus petit, d'une valeur prédéterminée, Aue l'indioe n2 et formée en un emplacement prédéterminé dans la couche de guide d'onde optique o la région de faible indice de réfraction se compose de K(K:nombre entier positif) régions de raies et o, quand un système de coordorâées orthogonales x-y est appliqué à la couche de guide d'onde optique, les lignes centrales des régions respectives de raies coincident avec K lignes droites

ce qui est exprimé par y = +kd, avec k = 0,1,...

(K - 1) et d = distance entre les lignes centrales des régions de raies adjacenteset le côté le plus à gauche de chaque région de raie se trouve dans un troisième quadrant du système de coordonnées orthogonales x-y, l'angle total de réflexion 6 de la région de faible indice de réfraction par rapport au faisceau lumineux guidé et la distance 1 dans la direction de l'axe x entre un premier orifice d'une région de raie et un second orifice d'une région de raie adjacente à la première, et le second orifice étant le plus proche du premier, ont une relation de 1 = d/tan 0, et lune coordonnée x de chacun des côtés les plus à droite des K régions de raies étant plus importante que (K - 1)1, et une coordonnée x de chacun des côtés les plus à gauche des K régions de raies étant plus petiteque -(K 1)1, et des pastilles diélectriques mobiles ayant un indice de réfraction n4, chacune ayant une surface inférieure suffisante pour couvrir la région de raie et une zone vicinale de la couche de guide d'onde optique à proximité de la région de raie, et qui est parallèle à la couche de guide d'onde optique et disposéesur une couche intermédiaire ayant un

indice de réfraction n3 à chacun des K(K - 1)/2 emplace-

ments qui sont représentés par les coordonnées qui suivent

du système x-y sur la région de faible indice de réfrac-

tion: [(k1 - 1)1 - 21(k2.- 1), (k1 - 1)d] o kI = 1,2,...., (K - 1) k2 = 1, 2...., k1 o les relations de N'/N > cos O > N'O/NO et n2 > n'2> n4 > (nj, n3) sont satisfaites, N0 et N't étant les indices effectifs de réfraction de la couche de guide d'onde optique et du centre de la région de raie respec- tivement, quand la distance 1 entre la pastille diélectrique mobile et la couche de guide d'onde optique est plus importante que l'épaisseur de cette dernière, et N et N' sont des indices efficaces de réfraction de la couche de guide d'onde et du centre de la région de

raie respectivement.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparattront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels:

- la figure 1 est une vue en perspective montrant -

un mode de réalisation d'un commutateur optique selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale agrandie montrant une partie du commutateur optique de la figure 1; - la figure 3 est un graphique illustrant la relation entre l'épaisseur 13 de la couche intermédiaire dans le mode de réalisation du commutateur optique selon l'invention et le changement d'angle critique de réflexion totale AOc; - la figure 4 est un graphique illustrant les courbes de la relation entre l'épaisseur 13 de la couche intermédiaire et le changement de l'angle critique de réflexion totale A Oc, avec comme paramètre l'épaisseur 12 de la couche de guide d'onde optique; - la figure 5 est un graphique illustrant les courbes de la relation entre l'indice de réfraction n4 d'un organe diélectrique et le changement d'angle critique de réflexion totale tec avec comme paramètre l'épaisseur 12 de la couche de guide d'onde optique; - la figure 6 est une vue en perspective montrant un autre mode de réalisation d'un commutateur optique selon la présente invention; - la figure 7 est une vue en coupe transversale agrandie montrant une partie du commutateur optique de la figure 6; - la figure 8 est une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation d'un commutateur optique selon la présente invention; - la figure 9 est une vue en perspective montrant un mode de réalisation d'un agencement de commutation à I X v utilisant les éléments représentés sur la figure 8; - la figure 10 est un schéma montrant un mode de réalisation d'un agencement de commutation à 1 X 5 utilisant les commutateurs optiques selon la présente invention; - les figures 11 et 12 sont des vues en coupe transversale montrant d'autres modes de réalisation d'un commutateuroptique selon la présente invention; - la figure 13 est une vue en perspective montrant un mode de. réalisation d'un agencement de commutation optique à 2 X 2 selon la présente invention; - les figures 14A et 14B sont desschémas

illustrant les états de connexion de l'agencement de commu-

tation à 2X 2 de la figure 13; - les figures 15 et 16 sont des schémas montrant deux modes de réalisation d'un circuit de commutation à N X N selon la présente invention; et - les figures 17 et 18 sont des schémas montrant les constructions détaillées d'un circuit de commutation

à N X N selon la présente invention.

On se référera d'abord à la figure 1 qui illustre une construction fondamentale d'un commutateur optique selon la présente invention, Sur la figure 1, le repère 1 désigne un substrat aplani, par exemple, un substrat en Vycor, transparent par rapport à un faisceau lumineux guidé. Une couche de guide optique 2 d'une épaisseur comparable à la longueur d'onde de la lumière, par exemple,

une couche de SiO2-Ta205, est déposée sur le substrat 1.

Pour la facilité de l'illustration, le système de coordon- nées x-y est appliqué à un plan de la couche de guide d'onde optique 2, l'axe z étant orthogonal aux coordonnées x-y. Une région 2' de faible indice de réfraction s'étendant linéairement dans la direction de l'axe y est formée en un emplacement prédéterminé de la couche 2 de

guide d'onde optique par irradiation au laser au C02.

Une pastille diélectrique 4 transparente par rapport à une lumière 5 entrant dans la couche de guide d'onde optique 2 et qui a une face inférieure parallèle au plan x-y, est disposée au-dessus de la couche de guide d'onde optique 2 et de la région 2' de faible indice de réfraction avec une couche intermédiaire, par exemple, une couche d'air 3 interposée entre elles. La pastille diélectrique 4 est mobile dans la direction illustrée par la flèche ou la direction de l'axe Z et elle est prévue pour changer les indices effectifs de réfraction de la couche de guide d'onde optique 2 et de larEgion 2' de faible indice de réfraction en changeant la distance entre le plan formé par la couche de guide d'onde optique 2 et la région 2' de faible indice de réfraction et la pastille diélectrique 4. Au lieu de déplacer la pastille diélectrique 4 dans la direction de l'axe Z, il est évident que la distance peut être modifiée en déplaçant la pastille 4 par rapport au substrat 1 portant la couche 2 et la région 2' dans une

direction x-y apropriée.

La figure 2 montre une coupe transversale du commutateur optique de la figure 1, faite suivant le plan x-y. Sur la figure 2, 12 et 13 sont les épaisseurs de la

couche de guide d'onde optique 2 et de la couche intermé-

diaire 3, respectivement. Dans ce cas, les épaisseurs du substrat 1 et de la pastille diélectrique mobile 4 peuvent être considérées comme étant infinies. Si l'on a la relation n2 Y n'2 n4> (n1i, n3), avec n1, n2, n'2' n3 et n4 étant les indices de réfraction du substrat 1, de la couche de guide d'onde optique 2, de la région à faible indice de réfraction 2', de la couche intermédiaire 3 et de la pastille diélectrique mobile 4 respectivement, il existe un mode de guide d'onde dans la couche de guide d' onde optique 2 et de la région 2' de faible indice de réfraction. Par ailleurs, l'indice de réfraction n'2, quand il est en distribution de Gauss, comme on le décrira, est une valeur obtenue au centre de la région 2' dans la direction de l'axe y. Quand son indice effectif de réfraction est N, l'équation de mode pour répondre à

n2 > n'2> N n4 (n1, n3) est donnée comme suit.

a212 = tan 1(T212a1/a2) - tan -1 (T2324 a3/a2) + ml (1) o: -_ ' a1i K A/ N -1, a2 K N a3 = K / N - n3, a4 =K \N2 -n42 = (a T342a4) - e2a31 3(T342a4 + a3) (a3 - T342a4) + e2a313(T342a4 + a3) T21 =i1 mode TE T 1 mode TE (2/n1mode TM 23 = 2/n3 mode TM T = 1 mode TE K = 2 T 3 -n3/n4 mode TE o / est la longueur d'onde de la lumière guidéeet m est zéro ou un nombre entier positif représentant un ordre

de mode.

On considère un cas o le faisceau lumineux guidé 5 est incident sur la. région de faible indice de réfraction 2' à un angle e, comme on peut le voir sur la

figure 1. Si la pastille diélectrique mobile 4 est suffi-

samment distante de la couche de guide d'onde optique 2

et de la région de faible indice de réfraction 2', c'est-

à-dire si l'épaisseur 13 est importante, on suppose qu'un indice effectif de réfraction dans la couche 2 de guide d'onde optique par rapport au faisceau lumineux guidé 5 est No et qu'un indice effectif de réfraction dans la région 2' de faible indice de réfraction par rapport au faisceau lumineux guidé est N'0. Les valeurs des indices No et N'0 sont obtenuesen remplaçant n2 par n2 et n'2 dans l'équation (1) respectivement, et 1.3 par l'infini. Si cos 8 < (N' o/No), une partie extrêmement petite du faisceau lumineux guidé 5 est réfléchie par la région 2' de faible indice de réfraction, mais la plus grande partie du faisceau lumineux guidé est transmise à travers la région 2' et en est dérivée sous forme d'n faisceau lumineux transmis 5'. Quand cos 6 > (N'0 /N0), le faisceau lumineux guidé 5 est totalement réfléchi en un faisceau lumineux dévié 5" dans la région 2' de faible indice de réfraction. L'angle de déviation à ce moment est de 2 0, comme on peut le

voir sur la figure 1.

Dans cette condition, si l'on force la pastille diélectrique mobile 4 à s'approcher de la couche de guide d'onde optique 2 et de la région 2' de faible indice de réfraction, en d'autres termes si l'on diminue l'épaisseur 13, les indices effectifs de réfraction de la couche 2 et

de la région 2' augmentent, parce que l'on a n4 > n3.

L'allure d'augmentation de 1 'indice effectif de réfraction de la région 2' est plus importante que celle de la couche 2, comme on peut le voir par l'équation (1).Si les indices effectifs de réfraction de la couche 2 et de la région 2' sont N et N', respectivement, quand la pastille diélectrique mobile 4 est rapprochée de la couche de guide d'onde 2 et de la région 2', il existe la relation qui suit: N'/N > NI /No Par conséquent, si l'on choisit l'angle incident Ode façon à répondre à (N'/N) > cos ( > (N'O/NO) (2), on obtient le résultat qui suit. En effet, quand la pastille diélectrique mobile 4 est proche de la couche 2 et de la région 2', la condition de réflexion interne totale n'est pas satisfaite et par conséquent le faisceau lumineux guidé 5 se transmet à travers la région à faible indice de réfraction 2' et en est dérivé sous forme de faisceau lumineux transmis 5'. Inversement, quand la pastille diélectrique 4 est éloignée de la couche 2 et de la région 2', la condition de réflexion totale est satisfaite, ainsi le faisceau lumineux guidé devient le faisceau lumineux dévié 5". De cette façon, en déplaçant la pastille 4 endirection de l'axe z. comme cela est indiqué par la flèche sur la figure 1, le faisceau lumineux guidé 5 devient le faisceau lumineux transmis 5' ou le faisceau lumineux dévié 5", ainsi le faisceau lumineux guidé 5

peut être dévié.

Comme on l'a décrit ci-dessus, l'angle de déviation dans la présente invention est 2 G et devient plus important tandis que N'O/N0 devient plus faible comme on peut le voir par l'équation (2). Ce fait indique que plus le rapport de l'indice de réfraction n'2 de la région 2' à l'indice de réfraction n2 de la couche 2 est

faible, plus l'angle de déviation 2 6 est important.

Selon la présente invention, il est possible de diminuer suffisamment le rapport n'2/n2, comme cela deviendra plus

clair à la lecture des exemples de la présente invention.

On décrira maintenant un exemple spécifique d'un commutateur optique selon la présente invention qui est représenté sur la figure 1. Un verre Vycor (indice de

réfraction ni = 1,457) a été utilisé pour le substrat 1.

Pour la préparation de la couche de guide d'onde optique 2, on a utilisé une cible de pulvérisation composée d'un mélange de poudre de SiO2 et de Ta205 à un rapport de 25% en moles de SiO2 pour 75% en moles de Ta205. Une couche (indice de réfraction n2= 2,056) ayant le rapport ci-dessus des constituants a été déposée sur le substrat 1 sur une

épaisseur 12=0,8p par un procédé traditionnel de pulvéri-

sation à haute fréquence pour former la couche de guide d'onde optique 2. Subséquemment, on a utilisé un laser au gaz C02 comme source de chaleur, et on a irradié la couche de guide d'onde optique 2 par une distribution

d'intensité de lumière de Gauss, en établissant un mouve-

ment relatif entre le faisceau iaser et la couche de guide d'onde optique 2 afin de former la région 2' de faible indice de réfraction, que l'on peut voir sur la figure 1, sur une largeur de 300,. En contrôlant bien la puissance d'irradiation du faisceau laser au C02 gazeux, l'indice de

réfraction n'2 de la région 2' a été établi à 2,015.

Dans ce cas, la distribution d'indice de réfraction de

la région 2' dans la direction de l'axe y est la distri-

bution de Gauss selon la distribution d'intensité lumineuse du faisceau laser. Alternativement, la distribution d'indice de réfraction peut être du type échelonné. Le faisceau lumineux guidé 5 ayant une longueur d'onde >\de 0,6328 / était incident sur la région 2' à faible indice de réfraction. La pastille diélectrique 4 sous forme d'un verre à fort indice de réfraction (n4=1,975) fut disposée au-dessus de la couche 2 et de la région 2' avec, entre elles, la couche d'air 3 (n3=1,0). Comme on l'a décrit ci-dessus, l'angle critique de réflexion totale c est

donné par Oc = cos'1 (N'/N).

Une variation de l'angle c a été mesur6e en d6plaçant la pastille diélectrique mobile 4 par rapport à la couche 2 et à la région 2', de 13 = 3/ à 13 = 0 (o la pastille diélectrique 4 est en contact avec la couche 2 et la région 2'). Le résultat de cette mesure est

graphiquement représenté sur la figuré 3 et est mathémati-

quement représenté par tec = cos 1(N'o/No) - cos (N'/N) (3) Dans cette mesure, on utilise les modes TE0 et TMO. Quand 13 = 3 p, l'angle critique de réflexion totale 6c est de 11,32 en mode TE0 et de 11,27 en mode TMO, selon l'équation (1). Avec la diminution de la distance 13 à partir deo3p, rc commence à changer de valeur à environ 1.000 A, comme on peut le voir sur la figure 3. Quand 13 = 0, l'angle Gc a diminué de 1,16 en mode TE0 et 1,890 en mode TMO Il s'ensuit que, en mode TE0, le faisceau lumineux guidé 5 incident sur la couche de guide d'onde optique 2 à un angle 6 compris entre ,16 < ' 11,32 peut être dévié en déplaçant la pastille diélectrique mobile 4. En mode TM0, l'angle

incident 6> doit être compris entre 9,38 < 6 t 11,27 .

L'angle de déviation 2 6 est compris pour les deux modes entre 20,32 et 22,64 en mode TE0 et entre 18,76 et 22,54 en mode TMO. Les rapports d'extinction du faisceau lumineux dévié 5" et du faisceau lumineux transmis 5' sont respectivement de 16dB et 12dB, en mode TE0. Le mode TM0 présente des valeurs semblables pour les rapports effectifs

d 'extinction.

Quand on déplace la pastille diélectrique mobile 4 d'un emplacement à 13 = 3,J vers la couche de guide d'onde optique 2, la relation entre la distance 13 et le changement d'angle critique de réflexion totale /AGc de la région 2' de faible indice de réfraction est mesurée et représentée comme cela est représenté sur la figure 4 en mode TE0. Comme on peut le voir par le graphique de la figure 4, si le déplacement de la pastille diélectrique 4

est de 0,2/ au plus, on obtient la fonction de commuta-

tion optique.

Le graphique de la figure 5 représente la relation entre le changement d'angle critique de réflexion totale

Oc avec l'indice de réfraction n4 de la pastille di-

électrique 4, avec comme paramètre l'épaisseur de la couche de guide d'onde 2, quand la pastille diélectrique 4 est déplacée de 13 à 13 = 0. Comme le montre ce graphique, A c augmente avec l'augmentation de n4 pour

atteindre une valeur maximum à une valeur spécifique de n4.

Au-delà de la valeur spécifique de n4 '/30c est supprimé.

24752:39

Toutes les couches de guide d'onde utilisées montrent couramment cette caractéristique. Si l'épaisseur de la couche 2 est de 0,5/J ou moins, &hc est de 2 ou plus; cependant, le faisceau lumineux fuit vers la pastille diélectrique 4, avec pour résultat une augmentation de la perte par insertion. Si l'apaisseur est de l,0/j ou plus,

û Oc est de 1,00 ou moins, ainsi le rapport d'extinc-

tion est réduit,en conséquence il y a dégradation de la fonction de commutation. En conséquence, l'épaisseur préférable de la couche de guide d'onde optique 2 est

comprise entre 0,6/h et 1yu.

Dans le cas de la pastille diélectrique cylin-

drique 4 représentée sur la figure 1, si la pastille diélectrique 4 est déplacée par un moyen à visser, la pression de charge nécessaire pour le mouvement est de g. Quand le bord inférieur de la pastille diélectrique 4 est fortement en pointe, la pression de charge est réduite à 1 g ou moins. Cependant, ce dernier cas présente

un inconvénient parce qu'il y a déformation de la configu-

ration du faisceau ou de la lumière à la sortie du commutateur. En se référant maintenant à la figure 6, on peut y voir un second mode de réalisation d'un commutateur optique selon la présente invention. Les mêmes repères sont utilisés dans la figure 6, pour désigner des parties

identiques à celles de la figure 1, pour la simplicité.

Dans ce mode de réalisation, des pièces d'espacement Il d'une épaisseur appropriée, par exemple, des couches minces en nphotoresist" ou photoréserve, sont disposées sur la couche de guide d'onde optique 2 en des emplacements permettant une propagation régulière du faisceau lumineux guidé 5 dans la couche de guide d'onde 2. Par les pièces d'espacement 11, une couche mince diélectrique et flexible 12 qui est transparente par rapport au faisceau lumineux guidé 5 est fixée sur la couche de guide d'onde 2. Par suite, la couche intermédiaire 3, ou la couche d'air 3 dans le présent mode de réalisation, qui est déterminée par la hauteur des pièces d'espacement 11, est formée entre la couche de guide d'onde optique 2 et la région 2' de faible indice de réfraction, et la couche mince et diélectrique 12. La surface supérieure de la couche 12 est couverte d'une pellicule protectrice 13 faite en époxy, résine de silicone ou analogue. Un patin ou tampon de pression 14 est disposé au- dessus de la couche protectrice 13 et il est mobile dans une direction, indiquée par une flèche, verticale par rapport aux surfaces respectives de la couche de guide d'onde optique 2 et de la couche mince diélectrique 12, c'est-à-dire dans

la direction z, en réponse à un mouvement d'un levier 15.

Par ailleurs, la couche protectrice 13 est prévue pour empêcher la couche mince diélectrique 12 d'être endommagée par le contact direct de la couche 12 avec le patin ou

tampon de pression 14.

La figure 7 montre une vue en coupe transversale agrandie du commutateur optique de la figure 6, faite suivant un plan x-z. Sur la figure 7, 12 et 13 sont les épaisseurs de la couche de guide d'onde optique 2 et de la couche intermédiaire 3, respectivement. Les épaisseurs du substrat 1 et de la pellicule ou couche diélectrique flexible 12 sont suffisamment plus importantes que la longueur d'onde du faisceau lumineux guidé 5 et l'épaisseur 12 de la couche de guide d'onde optique 2, et peuvent être considérées comme étant infinies. Quand le patin de pression 14 est enfoncé par l'action du levier 15 dans une condition o l'épaisseur 1 est maintenue à une valeur suffisamment plus importante que la longueur d'onde,

par la pièce d'espacement 11, la couche mince et diélec-

tiîque flexible 12 est localement courbée en une partie o elle est enfoncée, vers la couche 2 et la région 2', afin de raccourcir la distance 13, comme on peut le voir sur la figure 7. En déplaçant le patin ou tampon 14 dans la direction de l'axe z ou la direction de la flèche sur la figure 7 de cette façon, le faisceau lumineux guidé 5 est transformé en faisceau lumineux transmis 5' ou faisceau

2475'239

lumineux dévié 5n. Par suite, la direction de propagation du faisceau lumineux guidé 5 est changée par un angle 2e On expliquera ci-après un mode de réalisation spécifique du commutateur optique représenté sur la figure 6. Le processus de fabrication de la couche de guide d'onde optique 2 et de la région de faible indice de réfraction 2' sont également comme pour le mode de réalisation ci-dessus mentionné. Les pièces d'espacement 11 sont formées en déposant un "photoresistu, par exemple sur la couche de guide d'onde optique 2 sur une épaisseur de 3 p. Plus particulièrement, on utilise une partie de jhotoresist* à motif que l'on obtient en développant un nphotoresist* exposé à un tel motif afin d'éviter les trajets optiques du faisceau lumineux guidé 5, du faisceau

lumineux transmis 5' et du faisceau lumineux dévié 5".

Une couche mince de verre de fort indice de réfraction (n4= 1,975) de 50Ox d'épaisseur est collée en tant que couche mince et diélectrique 12 aux pièces d'espacement 11 par un adhésif approprié. La couche mince et diélectrique 12 est enduite de la couche protectrice 13 en résine époxy ou de silicone sur une épaisseur de 50,,u. Comme

dans le mode de réalisation ci-dessus, ce mode de réalisa-

tion permet d'obtenir un angle de déviation de 2 e compris entre 20,320 et 22,640 en mode TE et entre 18,760

et 22,540 en mode TM.

Dans le mode de réalisation de la figure 1, il y a possibilité que la pastille diélectrique 4 contacte directement la couche de guide d'onde 2. En conséquence,

si la pastille 4 glisse latéralement sur la couche 2, -

celle-ci peut être éraflée par-la pastille 4. Par ailleurs, dans le mode de réalisation de la figure 6, la distance 13 de la couche intermédiaire 3 est déterminée par la couche 2 et la couche mince diélectrique 12, ainsi la couche 2 n'est pas endommagée mime si la couche 12 est en contact avec elle. En d'autres termes, il n'y a pas de mouvement

de glissement provoqué entre les couches 2 et 12,contrai-

rement au mode de réalisation représenté sur la figure 1.

Dans les modes de réalisation de la présente invention décrits jusqu'à maintenant, on a employé une opération manuelle pour déplacer la pastille diélectrique 4 et le patin ou tampon de pression 14. Un tel agencement n'est pas approprié à un circuit intégré optique. On

tîecrira, en se référant à la figure 8, un mode de réalisa-

tion de lîinve.ltLon permettant de résoudre ce problème, o l'espace entre la pastille diélectrique et la couche de guide d'onde est électriquement contrôlé. Dans ce mode de réalisation, on utilise la flexibilité de la pastille

diélectrique mobile et la variation de la pastille di-

électrique est contrôlée par un mécanisme électrique de pression, afin que la distance entre la couche de guide d'onde optique et la pastille diélectrique change pour i5 changer la direction de propagation du faisceau lumineux

guidé et incident.

Sur la figure 8, des repères identiques désignent des composants identiques ou équivalents à ceux de la figure 1, pour la simplicité de l'explication. La couche de guide d'onde 2 à un indice de réfraction n2 est formée sur le substrat 1 ayant un indice de réfraction n1. La région 2' de faible indice de réfraction n'2(n2 > nô)

est formée dans la couche 2. Une couche mince diélec-

trique et flexible 21, transparente par rapport au faisceau lumineux guidé 5, est formée au-dessus de la région 2' avec interposition de la couche d'air 3 entre la couche 21 et la région 2'. La couche 21 est fixée par un adhésif 23 en des emplacements prédéterminés de la

pellicule 2 de guide d'onde optique autres que le trajet-

de propagation du faisceau lumineux guidé 5, la pièce d'espacement 22 étant interposée entre la couche 21 et la couche 2, comme on petit le voir sur la figure 8, ainsi la couche 21 ne peut se déplacer dans la direction de la surface de la pellicule 2. Une feuille protectrice flexible 24 couvre des parties o la couche mince et diélectrique 21 est prévue afin d'amortir un impact mécanique sur cette couche 21 quand une pression lui est

2475239.:

appliquée et d'empêcher la poussière d'entrer dans la couche d'air 3. Une bille de pression 25 fixée à un ressort de pression 26 est disposée audessus de la couche mince et diélectrique flexible 21 en contact avec la surface supérieure de la feuille protectrice 24. La bille 25 est utilisée pour réduire la force de pression. Le ressort 26 a une branche contactant un levier en fer 27 et une autre branche fixée à un cadre 28. Le levier 27 est fixé oscillant à une extrémité à l'extrémité inférieure du cadre 28. Un électro-aimant 29 est fixé au cadre 28 a et le levier 27 est attiré vers cet électro-aimant, Le cadre 28 est de plus fixé à un organe 30 de fixation d'électro-aimant. Quand aucun courant n'est -appliqué à l'électro-aimant 29 fixé à l'organe 30, la couche mince diélectrique et flexible 21 est pressée vers le bas sur la figure 8 par le ressort 26 et la bille 27 pour être courbée et pressée contre la région 2' de faible indice de réfraction et la zone vicinale de la pellicule ou

couche 2 de guide d'onde à proximité de la région 2'.

Quand du courant est appliqué à l'électro-aimant 29, le levier 27 est attiré et la couche mince diélectrique et flexible 21 retourne vers le haut du fait de son élasticité, pour former un espace entre la région 2' et la zone vicinale de la couche de guide d'onde 2 et la couche mince

et diélectrique 21.

La distance de l'espace entre la couche 21 et la région 2' et la zone vicinale peut être contr8lée par l'électro-aimant 29. La direction de propagation du faisceau lumineux guidé 5 dans la couche 2 peut être changée pour la direction du faisceau lumineux transmis ou la direction du faisceau lumineux dévié en contrôlant la distance ou largeur de cet espace. Plus particulièrement, si l'angle d'incidence e du faisceau lumineux 5 par rapport à la région 2' de faible indice de réfraction est choisi de façon à répondre à l'équation (2), la condition de réflexion totale du faisceau lumineux guidé 5 n'est pas satisfaite au moment o la pastille diélectrique mobile 21 est proche de la pellicule 2 et de la région 2', ainsi le faisceau lumineux guidé se transmet à travers la

région 2' et le faisceau lumineux transmis en est dérivé.

Quand la pastille 21 est éloignée de la région 2', la condition de réflexion totale est satisfaite et le faisceau lumineux dévié est dérivé de la région 2'. De cette façon, en déplaçant la pastille diélectrique 21 verticalement sur la figure 8 grace à l'électro-aimant 29, le faisceau lumineux guidé 5 est transformé en faisceau lumineux transmis ou faisceau lumineux dévié, avec pour résultat une commutation optique de la direction de

propagation du faisceau lumineux guidé.

On expliquera ci-après un exemple spécifique du commutateur optique selon l'invention qui est représenté sur la figure 8. Dans ce cas, on a utilisé, pour le substrat 1, un verre en Vycor (indice de réfraction n1 = 1,457). Pour la préparation de la couche de guide d'onde optique 2, on a utilisé une cible de pulvérisation composée d'un mélange de poudre de SiO2 et de Ta205 à un

2 2 5

rapport de SiO2 de 25% en moles et de Ta205 de 75% en moles comme on l'a décrit dans ce qui précède. Une couche (indice de réfraction n2=2,056) ayant le rapport ci-dessus décrit des constituants fut déposée sur le substrat 1 sur une épaisseur 12=0,72,j par un procédé traditionnel de pulvérisation à haute fréquence pour former la couche de guide d'onde optique 2. Subséquemment, on a utilisé un laser au gaz C02 comme source de chaleur, et on a irradié la couche 2 comme on l'a décrit précédemment, pour former la région 2' de faible indice de réfraction d'une largeur

de 300 /U et ayant un indice de réfraction n'2 =2,015.

Une couche mince et diélectrique 21 en cristal de GGG (gadolinium gallium grenat) sur une épaisseur de 60 /i et ayant un indice de réfraction n4=1, 980 a été formée sur la région 2' et la zone vicinale de la couche de guide d'onde 2, avec interposition de la couche d'air 3 à un indice de réfraction n3 = 1,0O. La couche 21 a été fixée par l'adhésif 23 aux emplacements autres que le trajet de propagation du faisceau lumineux guidé 5 et sur la couche 2 de guide d'onde optique, par une feuille en matière plastique 22 d'une épaisseur de 50,. Pour protéger la couche mince 21 en GGGune feuille protectrice en matière plastique 24 d'une épaisseur de 50Op fut enduite sur la couche mince 21 en GGG. La bille d'acier 25 d'un diamètre de 1 mm fut fixée au ressort 26 de façon que la couche mince 21 puisse être enfoncée à travers la feuille protectrice 24 en matière plastique par la bille en acier 25. Avec ce matériau et cette structure, une force de pression nécessaire pour l'opération de commutation optique est de 25 g. Il est facile d'obtenir une pression d'une telle grandeur en utilisant un électro-aimant du type miniature pouvant fonctionner, par exemple, à une faible puissance de 6 V et 0,06 A. Dans le mode de réalisation de la figure 8, la force de pression est suffisamment faible et la pastille diélectrique est suffisamment flexible pour que la couche de guide d'onde ne soit pas endommagée. La feuille protectrice 24 empêche la poussière de l'atmosphère d'entrer dans la section de commutation. Les emplacements o la pression est appliquée par la bille 25 peuvent être

choisis avec un degré élevé de liberté, ainsi les électro-

aimants sont faciles à agencer.

La figure 9 montre un mode de réalisation d'un

agencement de commutation-1 x 3 en utilisant les commuta-

teurs optiques de la figure 8. Dans ce mode de réalisation, deux régions 2'-1 et 2 '-2 à faible indice de réfraction en forme de raies ou bandes et agencées parallèlement les unes aux autres à une distance de 2,5 mm. par exemple, ont été formées sur la couche de guide d'onde optique 2. Une lumière et incidente dans la couche de guide d'onde 2 à un angle d'incidence G à travers un prisme incident 34 sous forme d'un prisme en rutile. Dans le cas présent, "-1" et "-2" sont ajoutés aux repères désignant les pièces de la section de commutateur de la figure 8. Par ailleurs, les mêmes repères que sur les figures 1 et 8 sont utilisés

pour désigner des parties correspondantes de la figure 9.

Un faisceau lumineux incident L1 est incident sur le prisme 34 et un faisceau lumineux L2 émanant du prisme 34 est conduit pour passer à travers la région 2'-1 de faible

indice de réfraction dans une premiere section de commuta-

tiono Un faisceau lumineux transmis L3 se propage dans la direction indiquée par une ligne en pointillés, tandis qu'un faisceau lumineux dévié L4 se déplace dans une direction indiquée par une ligne en traits pleins. Dans la présente réalisation, une seconde section de commutation comprenant la région 2'-2 de faible indice de réfraction est disposée dans le trajet optique du faisceau lumineux dévié L4 Le faisceau lumineux transmis L3 à la sortie de la première section de commutation est incident sur

un prisme de sortie 35 sous forme d'un prisme en rutile.

Un faisceau lumine.ux dévié L5 émis par la seconde section de commutation, comme cela est indiqué en traits pleins, est incident sur un prisme de sortie 36 sous forme d'un prisme en rutile. Un faisceau lumineux transmis L6 émanant de la seconde section de commutation, comme cela est indiqué en pointillés est incident sur un prisme de sortie 37 sous forme d'un prisme en rutile. Le courant électrique est appliqué par une source 39 à des électro-aimants 29-1

et 29-2 par des commutateurs 38-1 et 38-2, respectivement.

De cette façon, le faisceau lumineux guidé et incident traverse les deux sections de commutation vers l'un des prismes de sortie 35 à 37 et est émis vers l'extérieur

de la couche de guide d'onde optique 2.

Dans la conditions illustrée de l'agencement de la figure 9, les deux commutateurs 38-1 et 38-2 sont fermés ainsi le courant est appliqué aux premier et second électro-aimants 29-1 et 29-2. En conséquence, le faisceau lumineux guidé L2 est réfléchi deux fois dans les régions 2t-1 et 2'-2 de faible indice de réfraction pour atteindre le prisme de sortie 36. Quand l'alimentation en courant vers le premier électro-aimant 29-1 est interrompue en ouvrant le commutateur 38-1, le faisceau lumineux guidé L2

2475239.

atteint le prisme de sortie 35. Si le commutateur 38-1

est fermé pour appliquer du courant au premier électro-

aimant 29-1 et que le commutateur 38-2 est ouvert pour interrompre le courant vers le second électro-aimant 29-2, le faisceau lumineux guidé atteint le prisme de sortie 37. Dans le circuit optique de commutation selon l'invention, quand un faisceau lumineux guidé en mode TEO ayant une longueur d'onde de 0,6328 Au est utilisé, l'angle de déviation obtenu est de 22 et la vitesse de

commutation est de l'ordre de 100 ms. La quantité d'atté-

nuation entre le faisceau lumineux guidé L2 et le faisceau

lumineux transmis L3 est de 0,5 dB. La quantité d'atténua-

tion entre le faisceau lumineux guidé L2 et le faisceau lumineux dévié L5 est de 0,2 dB. La quantité d'atténuation entre le faisceau lumineux guidé L2 et le faisceau

lumineux transmis L6 est de 1,0 dB. Les rapports d'extinc-

tion des prismes de sortie 35, 36 et 37 sont respectivement

de 20 dB, 12 à 16 dB et 12 dB.

Tandis que dans le mode de réalisation de la figure 9, deux sections de pression avec les couches

minces diélectriques et flexibles respectives, c'est-à-

dire les sections de commutationsont disposées sur la couche de guide d'onde optique 2, le nombre de ces sections n'est pas limité à deux. Par exemple, une seule section peut Otre disposée sur la couche de guide d'onde optique 2, ou alternativement un certain nombre de sections peuvent être disposées dans les directions du faisceau lumineux transmis et/ou du faisceau lumineux dévié et ces sections

peuvent être contrôlées par un ou plusieurs électro-

aimants. Cet agencement peut également donner un commuta-

teur optique en couche mince qui est électriquement contrôlé. La figure 10 montre un mode de réalisation d'un agencement de commutation 1 x 5 utilisant quatre commutateurs optiques selon la présente invention. Dans ce mode de réalisation, une paire de régions à faible indice de réfraction 2'-1 et 2'-2 sous forme de raies est

2475239'

formées sur la couche de guide d'onde optique 2. Le faisceau lumineux guidé 5 est incident sur la région 2'-1 de faible

indice de réfraction à un angle &, par exemple de 11 .

Des commutateurs optiques SW1, SW2, SW3 et SW4 sont disposés sur les trajets optiques de la lumière incidente 5, des faisceaux lumineux transmis en succession 5'-1, 5'-2, 51'-3 et 5'-4 et des faisceaux lumineux déviés en succession 51"-1, 5"-2, 5"-3 et 5"-4. Le commutateur optique ci-dessus mentionné peut être utilisé pour ces commutateurs SW1, SW2,

* SW3 et SW4 dans la présente invention.

La figure 11 montre un autre mode de réalisation de l'invention utilisant un bimorphe. Sur la figure 11, des parties identiques à celles de la figure 8 sont désignées par des repères correspondants. Dans ce mode de réalisation, une plaque en céramique piézo-électrique, c'est-à-dire une plaque bimorphe 41, faite en une solution solide de PbZrO3 et PbTiO3 (PZT) , est fixée à un organe de fixation 30 de mécanisme de pression par un moyen de support de bimorphe 42. Une bille de pression 25 est reliée à l'extrémité distale de la plaque 41, ainsi la bille 25 contacte la feuille protectrice 24. Quand une source de courant 44 applique une tension à la plaque 41 par un commutateur 43, la plaque 41 se courbe vers le bas du fait de son effet piézo-électrique, pour forcer la couche mince diélectrique et flexible 21 à être enfoncée contre la couche de guide d'onde optique 2 et la région

de faible indice de réfraction 2'. La distance de déplace-

ment de la couche 21 pour la commutation du faisceau lumineux guidé est de 0,2 M au plus, comme on l'a décrit ci-dessus. Le déplacement de 0,2/J est réalisé en

appliquant plusieurs dizaines de volts à la plaque 41.

Ainsi, le mécanisme d'enfoncement de la figure 11 utilisant

la plaque 41 peut facilement être réalisé.

La figure 12 illustre un autre mode de réalisa-

tion de la présente invention utilisant un élément piézo-électrique du type feuilleté. Dans ce mode de réalisation, un élément piézo-électrique 51 du type

feuilleté, contenant des plaques en céramique piézo-

électrique en plusieurs couches, faites en une solution solide de PbZrO3, est fixée à sa surface supérieure à l'organe de fixation 30 du mécanisme d'abaissement et est reliée, à sa surface inférieure, à la bille de pression 25. Les plaques respectives en céramique piézo-électrique de l'élément 51 sont formées en plusieurs couches de façon qu'une tension d'une source 53 soit appliquée à travers les plaques respectives par un commutateur 52. La bille 25 peut être déplacée de 0,2 M en appliquant plusieurs

dizaines de volts aux plaques respectives en céramique.

Le moyen de contrôle électrique pour contrôler si l'organe de pression est abaissé contre la feuille protectrice comme on peut le voir sur les figures 8 à 12, n'est pas limité à l'électro-aimant, la plaque bimorphe ou l'élément piézo-électrique du type feuilleté, mais divers types de moyens peuvent être employés selon les buts voulus. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 11, la plaque 41 peut être remplacée par un bimétal. Dans ce cas, l'alimentation en courant de la

source 44 au bimétal est contrôlée par le commutateur 43.

En réponse à la flexion du bimétal vers le bas, la couche mince et diélectrique 21 est abaissée contre la couche de

guide d'onde 2 et la région 2' de faible indice de réfrac-

tion.

Comme on l'a décrit ci-dessus, dans les modes de réalisation des figures 8 à 12, la bonne combinaison des pièces d'espacement, de la feuilleprotectrice, du mécanisme de pression avec la bille de pression qui est électriquement contrôlé, contrôle électriquement le commutateur optique en couche mince. Par ailleurs, le mécanisme de pression avec la bille de pression peut être entrainé par une faible puissance, ainsi ces modes de réalisation de la présente invention sont appropriés à une miniaturisation du dispositif et à une fabrication intégrée. Comme on l'a. décrit ci-dessus, un commutateur

2475239-

optique selon la présente invention offre un plus grand

angle de déviation qu'un commutateur optique traditionnel.

En conséquence, les commutateurs optiques selon l'invention sont utilisés pour agencer un circuit de commutateurs J optiques ayant un certain nombre d'entrées et un certain nombre de sorties. Avant que des modes de réalisation d'un tel circuit soient décrits, on donnera, en se référant à la figure 13, une construction d'un commutateur optique utilisé dans ces modes de réalisation. Sur la figure 13, des repères identiques sont utilisés pour désigner des

composants identiqies à ceux de la figure 1.

Sur la figure 13, le repère 61 désigne une section d'entralnement de la pastille diélectrique (comme un bimorphe piêzo ciiq), qui est mécaniquement it5 reliée à une pastille diélectrique mobile 4 pour entratner celle-ci verticalement dans la direction de l'axe z.

Le repère 62 désigne un circuit d'entraînement électrique-

ment relié à la section 61.

Comme on peut le voir sur la figure 13, quand les faisceaux lumineux guidés 63 et 63' sont incidents sur la région 2' de faible indice de réfraction dans la couche de guide d'onde optique 2, ils sont totalement réfléchis ou transmis par la région 2' de faible indice de réfraction selon l'angle d'incidence &. La distribution d'indice de réfraction de la région 2' peut être du type échelonné ou du type gradué. Dans le mode de réalisation de la figure13 est employée une région 2' à faible indice de réfraction du type gradué, ayant une distribution

d'indice de réfraction qui est graduée dans la direction-

de l'axe y. La déviation du faisceau lumineux a lieu au

centre de la région 2' de faible indice de réfraction.

Dans ce cas, l'indice de réfraction n'2 est une valeur obtenue au centre dans la direction de l'axe y de la région 2'. Dans ce cas, la relation entre la distance 13 entre la pastille diélectrique mobile 4 et la couche de guide d'onde optique 2 de la figure 2, et la condition de réflexion totale dans la région 2' de faible indice de

2475239-

réfraction sont déterminées à la façon mentionnée précédemment. En conséquence, quand la distance 13 est importante, c'est-à-dire quand la pastille diélectrique mobile 4 est éloignée de la couche de guide d'onde 2, la condition de réflexion totale est satisfaite, et le faisceau lumineux guidé et incident 63 est totalement réfléchi pour produire un faisceau lumineux et guidé de sortie 64, et le faisceau lumineux et guidé incident 63' est également totalement réfléchi pour produire un faisceau

lumineux et guidé de sortie 64'.

Par ailleurs, si la distance 13 est suffisamment petite comme on l'a mentionné ci-dessus, c'est-à-dire si la pastille diélectrique mobile 4 est proche de la couche de guide d'onde 2, la condition de réflexion totale n'est pas satisfaite, et le faisceau lumineux guidé et incident 63 traverse la région 2' de faible indice de réfraction

pour produire le faisceau guidé et lumineux de sortie 64'.

Le faisceau lumineux guidé et incident 63' se transmet également à travers la région 2' pour produire le faisceau

lumineux et guidé 64.

Dans ce cas, l'angle formé entre lesfaisceaux lumineux et guidésde sortie 64 et 64' est de 2 0 comme on peut le voir sur la figure 13. L'angle 2 & est de 200 ou plus quand une différence spécifique d'indice de réfraction (n2 - n'2)/n2 est de 2% entre la région 2' de faible indice de réfraction et la couche 2 de guide d'onde optique. Afin d'entratner un tel élément de commutation, un signal d'entraînement est appliqué par le circuit 62 à la section 61 pour déplacer la pastille diélectrique mobile 64 vers le haut ou vers le bas dans la direction de l'axe z. Un élément de commutation tel-que celui ci-dessus mentionné accomplit une opération de commutation telle que celle schématiquement représentée sur les figures 14A et 14B. Quand le commutateur optique SW est mis en circuit, c'est-à- dire que la pastille diélectrique mobile 4 est rapprochée de la couche 2 e dela région 2', un orifice d'entrée P1 est relié à un orifice de sortie P2' et l'orifice d'entrée P2 est relié à un orifice de sortie P1' comme on peut le voir sur la figure 14A. Par ailleurs, quand le commutateur optique SW est mis hors circuit, c'est-à-dire quand la pastille 4 est éloignée de la couche 2 et de la région 2', l'orifice d'entrée P1 est relié à l'orifice de sortie P1' et l'orifice d'entrée P2 est relié à l'orifice de sortie P2' comme on peut le voir sur la figure 14B. Le commutateur de ce type est appelé un commutateur 2 x 2 du type à blocage et réarrangeable. Dans ce cas, le type réarrangeable signifie que tout orifice d'entrée est nécessairement relié à un orifice de sortie avec une correspondance de 1 à 1. Le type blocage signifie qu'une connexion d'un orifice d'entrée à unorifice de sortie influence la connexion

des autres orifices d'entrée.

On sait que, si le commutateur 2 x 2 du type à blocage et réarrangeable est utilisé comme commutateur unitaire, un commutateur K x K du type à blocage et réarrangeable est construit par K(K - 1)/2 commutateurs unitaires SW 2 x 2. L'agencement du commutateur K x K peut être un agencement en diamant tel que celui représenté sur la figure 15 ou un agencement en triangle tel que celui représenté sur la figure 16. Les deux modes de réalisation représentés sur les figures 15 et 16 sont un agencement 7 x 7. L'agencement K x K des figures 15 ou 16 peut être agencé en utilisant l'élément 2 x 2 représenté

sur la figure 13.

La figure 17 montre un agencement de commutateur optique K x K du type en diamant représenté sur la figure 15. Pour la facilité de l'explication, un système de coordonnées x-y est appliqué à l'agencement comme on peut le voir sur la figure 17. Sur la figure 17, (K + 1) régions 2' à faible indice de réfraction sous forme de raies sont agencées parallèlement les unes aux autres dans la couche de guide d'onde 2 de façon que les lignes centrales respectives des régions 2' coïncident avec y = -kd (k = 0,1,... K) et les extrémités gauche des régions 2' se trouvent dans le troisième quadrant du système de coordonnées x-y. Dans ce cas, d désigne la distance entre les lignes centrales de deux régions 2' adjacentes comme on peut le voir sur la figure 1 7. On suppose que 1 indique la distance dans la direction de l'axe x entre un orifice sur une région 2' de faible indice de réfraction et un orifice qui se trouve sur une région 2' de faible indice de réfraction adjacente à la première région 2', et est disposé à la distance la plus courte du premier orifice, et que, quand les coordonnées x de (K + 1) régions 2' de faible indice de réfraction sont représentées par 1 = d/tan O ( e répondant à 1' équation (2)), les extrémités à droite des régions 2'

doivent être suffisamment plus grandes que (K - 1)1.

Les pastilles diélectriques mobiles 4 ayant chauune une surface inférieure suffisamment large pour couvrir la région 2' de faible indice de réfraction et la zone vicinale de la couche 2 de guide d'onde à proximité de la région 2', sont prévues, avec la couche intermédiaire 3, au-dessus de la région 2' de faible indice de réfraction et des zones vicinales en K(K - 1)/ 2positions qui sont représentées par les coordonnées qui suivent ú2(k1- 1)1, 2(k2 - 1)dJ, o, quand K est un nombre impair: k1 = 1, 2,...29(K + 1)/2 k2 = 1, 2,... (K - 1)/2 quand K est un nombre pair k1 = 1, 2,... K/2 k2 = 1, 2,... K/2 et per es coordonnées [(2k1 - 1)1, 2k2d], o, quand K est un nombre impair k1 = 1, 2... (K - 1)/2 k2 = 1, 2,... (K1)/2 quand K est un nombre pair k1 = 1, 2,... K/2

k2 = 1, 2, t.,. K/2- 1.

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Cet agencement forme un circuit commutateur optique en couche mince du type à blocage et réarrangeable 7 x 7 ayant des orifices de sortie P'1 à P'7 pour le faisceau ltumineux guidé incident aux orifices d'entrée P1 a P7 dans le cas de la figure 17. Dans ce cas, les orifices dlentrée et de sortie P1, P2.*. et P'1, P'2 sont numarotis en séquence à partir de l'orifice le plus proche de l'axe x. La figure 17 illustre un agencement ! de connexion des orifices P1-Pt, P2-P'2, P3-P4, P4-P, 0 P5-P', P6-PI et P7-P Sur la figure, les éléments de commutation entourés d'un seul cercle indiquent qu'ils sont à l'état passant et les éléments de commutation entourés d'un double cercle indiquent qu'ils sont à l'état non-passant. La connexion de la paire Pa et Pa' (Pa indique -i, P2,.. P7 et Pa' indique P1', P2',...P7') et faite dans l'ordre à partir d'une paire ayant la plus grande valeur "la - a';", car plus la valeur de "ja - a'l" de la connexion est importante, plus est étroit le choix

des trajets optiques.

La figure 18 montre un agencement d'un commutateur optique en couche mince du type à blocage et réarrangeable

K x K, ayant la structure en triangle de la figure 16.

Dans l'agencement, les K régions 2' à faible indice de réfraction sous forme de raies sont disposées dans la couche de guide d'onde optique 2 de façon que les lignes centrales respectines des régions 2' coincident avec y = kd (k = O,.., K - 1), et que les coordonnées x des extrémités droite soient plus grandes que (K - 1)1 et les coordonnées x des extrémités gauche soient plus faibles que - (K - 1)1. Les pastilles diélectriques mobiles 4 ayant chacune mle surface inférieure suffisamment

large pour couvrir la région 2' de faible indice de réfrac-

tion et uet zone vicinale de la couche 2 de guide d'onde à proximité de la région 2', sont prévues avec la couche intermédiaire 3 au-dessus des régions 2' et des zones vicinales auxK(K - I1)/2 positions qui sont représentées par les coordonnées Uk1 - 1)1 - 21(k2 -1), (k1 - 1)dj o k1 = 1, 2,..., K- 1 k2 = 1, 2,..., K1 Cet agencement peut également former le circuit commutateur en couche mince du type à blocage et ré- arrangeable 7 x 7 ayant les orifices de sortie Pl' à P7' pour les orifices d'entrée P1 à P7. Les orifices d'entrée et de sortie P1, P2,... et PI', P2',... sont numérotés en séquence à partir de l'orifice le plus éloigné de l'axe x. Comme sur la figure 17, la figure 18 montre un agencement de connexion de P1 - P2', P2-P2', P3-P4, P4-P7' P5-P5', P6-PI' et P7-P6'. La connexion des paires d'orifices est faite dans l'ordre à partir de l'orifice d'entrée ou de sortie ayant le plus grand numéro à celui ayant le plus petit numéro, car plus est important le nombre d'orifices d'entrée ou de sortie de la connexion, plus

est limité le choix du trajet optique.

Tandis que les modes de réalisation des figures 17 et 18 sont des agencements de commutateurs optiques 7 x 7, un commutateur du type à blocage et réarrangeable K x K peut être agencé d'une façon décrite cidessus

selon la présente invention.

Comme on l'a décrit ci-dessus, un circuit

commutateur optique en couche mince utilisant un commuta-

teur optique selon la présente invention présente une structure o des pastilles diélectriques mobiles sont prévues au-dessus des K régions à faible indice de réfraction agencées parallèlement les unes aux autres, ce

qui est facile à former dans la couche de guide d'onde.

Par conséquent, la construction du commutateur optique est simple et le circuit K x K peut être fabriqué sur un seul substrat. De plus, l'angle de déviation d'un élément commutateur de base constituant le circuit de commutation est important, ainsi la densité du circuit

de l'agencement de commutation est fortement améliorée.

En conséquence, si un circuit commutateur optique en couche mince utilisant un certain nombre de commutateurs optiques selon l'invention est avantageusement appliqué au domaine de communication optique et de traitement optique de données, le prix de fabrication et

la dimension du dispositif sont efficacement réduits.

Comme on l'a décrit ci-dessus, un commutateur optique selon l'invention présente un grand angle de déviation de l'ordre de 200. De ce point de vue, la performance de déviation du commutateur optique est remarquablement améliorée en comparaison à un commutateur traditionnel. Par conséquent, un commutateur optique selon l'invention ne nécessite pas un long guide d'onde et en conséquence, est approprié à l'intégration. De plus, la construction simple du commutateur optique assure un fonctionnement stable. Le commutateur optique peut être fabriqué sans étape nécessitant une très haute adresse et ainsi, sa fabrication est facile. Par suite, et comme il ne faut pas de dispositif périphérique, son prix de fabrication est peu élevé. Le contrôle électrique de la distance entre la couche mince diélectrique et flexible et la couche de guide d'onde permet la commutation électrique de la direction de déviation et contribue fortement à réduire la dimension du dispositif de commutation. Par ailleurs, le circuit commutateur optique K x K peut être intégré sur un seul substrat avec une forte densité d'intégration. Ainsi, un commutateur optique selon l'invention est très utile dans le domaine technique de la communication optique, du traitement

optique de données et analogues.

Bien entendu, ltinvention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qutà titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en

oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1.- Commutateur optique caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat (1) ayant un indice de réfraction n1 qui est transparent par rapport à un faisceau lumineux guidé; une couche de guide d'onde optique (2) ayant un indice de réfraction n2, qui est formée sur ledit substrat; une région (2') de faible indice de réfraction n'2, plus faible, d'une valeur prédéterminée, que l'indice n2, formée en un emplacement prédéterminé dans ladite couche de guide d'onde optique; une pastille diélectrique mobile (4) ayant un indice de réfraction n4, qui est transparente par rapport audit faisceau lumineux guidé et dont la distance relative par rapport à un plan contenant ladite région de faible indice de réfraction et une zone vicinale de ladite couche de guide d'onde optique à proximité de ladite région de faible indice de réfraction et réglable; et une couche intermédiaire (3) ayant un indice de réfraction n3, disposée entre ledit plan et ladite pastille, les indices de réfraction n, n2, n'2, n3 et n4 ayant la relation suivante: n2 > n'2> n4> (n1, n3), et les indices efficaces de réfraction de ladite couche de guide d'onde optique et de ladite région de faible indice de réfraction étant modifiés en changeant la distance entre ledit plan et ladite pastille diélectrique mobile, ainsi ledit faisceau lumineux guidé incident à

ladite région de faible indice de réfraction est dévié.

2.- Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pastille précitée est mobile dans une direction verticale ou horizontale par rapport au

plan précité.

3.- Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pastille précitée peut être

déplacée dans une direction parallèle au plan précité.

4.- Commutateur selon la revendication 1,

caractérisé en ce que la pastille précitée est cylindrique.

5.- Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un bord pointu est formé à la partie extrême de la pastille précitée faisant face au plan précité.

6.- Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de guide d'onde optique

précitée est une couche en SiO2-Ta205.

7.- Commutateur selon la revendication 6, caractérise en ce que le substrat précité est en verre Vycor.

8.- Commutateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pastille précitée est faite en

gadolinilm gallium grenat.

9.- Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche intermédiaire précitée est

de l'air.

10.- Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pastille diélectrique mobile précitée est une couche mince diélectrique et flexible (21) disposée au-dessus du plan précité avec la couche intermédiaire précitée entre eux, et en ce qu'un organe d'entraînement (29) mobile dans une direction verticale audit plan est disposé au-dessus de ladite couche mince diélectrique et flexible, ainsi les indices effectifs de réfraction de ladite couche de guide d'onde optique et de la région précitée de faible indice de réfraction peuvent ttre modifiés en changeant la distance entre ledit plan et ladite couche mince diélectrique et flexible au moyen dudit organe d'entraInement, afin que le faisceau lumineux et guidé incident à ladite région de faible indice de

réfraction soit dévié.

11.- Commutateur selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une couche protectrice (24) est déposée sur une surface de la couche mince diélectrique

et flexible précitée faisant face à l'organe d'entraînement -

précité.

12.- Commutateur selon la revendication 11, caractérisé en ce que la couche intermédiaire précitée est définie par une pièce d'espacement (11) interposée entre la couche de guide d'onde optique précitée et la

couche mince diélectrique et flexible précitée.

13.- Commutateur optique caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat (1) ayant un indice de réfraction n1, qui est transparent par rapport à un faisceau lumineux guidé; une couche de guide d'onde optique (2) ayant un indice de réfraction n2, formée sur ledit substrat; et au moins une partie de commutation (2') sur ladite couche de guide d'onde et ayant une région de faible indice de réfraction n'2 plus faible, d'une valeur prédéterminée, que l'indice de réfraction n2, formée en un emplacement prédéterminé dans ladite couche de guide d'onde optique; une couche mince et diélectrique mobile (4) ayant un indice de réfraction n4, transparente par rapport audit faisceau lumineux guidé et ayant une surface suffisamment large pour couvrir ladite région de faible indice de réfraction et une zone vicinale de ladite couche de guide d'onde optique à proximité de ladite région de faible indice de réfraction;

une couche d'air (3) ayant un indice de réfrac-

tion n3, formée en fixant une extrémité de la couche mince diélectrique et flexible par une pièce d'espacement (2) en un emplacement de ladite couche de guide d'onde optique qui est éloigné du trajet de propagation dudit faisceau lumineux guidé afin de maintenir une distance prédéterminée entre ladite couche mince diélectrique et flexible et un plan contenant ladite région de faible indice de réfraction et sa zone vicinale; une feuille protectrice (24) couvrant ladite couche mince diélectrique et flexible; un organe de pression (25) disposé sur ladite feuille protectrice pour la presser contre ladite couche mince diélectrique et flexible afin de changer la distance entre ladite couche mince diélectrique et flexible et ladite région de faible indice de réfraction; et un moyen de contrôle électrique (29v 41) pour contrôler si l'organe de pression doit être pressé contre ladite feuille protectrice ou non, les indices de réfraction n1, n2, n'2, n3 et n4 étant selon la relation suivante: n2 > n'2> n4 > (n1,n3), et la direction de propagation du faisceau lumineux guidé étant commutée de façon que ledit faisceau lumineux guidé incident sur ladite partie de commutation se propage droit ou soit dévié d'un angle prédéterminé sous le

contrôle dudit moyen de contrôle électrique.

14.- Commutateur selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'organe de pression précité a une bille de pression qui est pressée contre la feuille protectrice précitée sous le contrôle du moyen de contrôle

électrique précité.

15.- Commutateur selon la revendication 14, caractérisé en ce que le moyen de contrôle électrique

précité est un électro-aimant (29).

16.- Commutateur selon la revendication 14, caractérisé en ce que le moyen de contrôle électrique

précité est un bimorphe piézo-électrique (41).

17.- Commutateur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les régions précitées de faible indice de réfraction dans les parties de commutateur sont en forme de raies et agencées parallèlement les

unes aux autres.

18.- Circuit commutateur optique caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat (1) ayant un indice de réfraction nl, qui est transparent par rapport au faisceau lumineux guidé; une couche de guide d'onde optique (2) ayant un indice de réfraction n2, formée sur ledit substrat, une région (2') de faible indice de réfraction n'2 plus faible, d'une valeur prédéterminée, que l'indice n2 formée en un emplacement prédéterminé dans ladite couche de guide d'onde optique, ladite région de faible indice de réfraction se composant de (K + 1) (K: nombre entier positif) régions de raies et quand un système de coordonnées orthogonalesx-y est appliqué à ladite couche de guide d'onde optique, les lignes centrales desdites régions respectives de raies coïncident avec (K + 1) lignes droites ce qui est exprimé par y = -kd, avec k = 0,1,... K et d = distance entre les lignes centrales de régions de raies adjacentes,. le côté le plus à gauche de chaque région de raie se trouvent dans un troisième quadrant dudit système de coordonnées orthogonales x-y, l'angle total de réflexion G de ladite région de faible indice de réfraction par rapport audit faisceau lumineux guidé et la distance 1 dans la région de l'axe x entre un premier orifice d'une région de raie et un second orifice d'une région de raie adjacente à ladite première région de raie, ledit second orifice étant le plus proche du premier ont une relation 1 = d/tan e, et la coordonnée x de chaque côté le plus à droite (K + 1) régions de raies est plus importante que (K - 1)1; et des pastilles diélectriques mobiles (4) à un indice de réfraction n4, chacune ayant une surface inférieure suffisamment large pour couvrir la région de raie et une zone vicinale de ladite couche de guide d'onde optique-à proximité de ladite région de raie, et qui est parallèle à ladite couche de guide d'onde optique et disposée sur une couche intermédiaire ayant un indice de réfraction n3 à chacun des K(K 1)/2 emplacements qui sont représentés par les coordonnées suivantes du système de coordonnées x-y sur la région de faible indice de réfraction: [2(k1 - 1)1, 2(k2 - 1)dj o, quand K est un nombre impair k1 = 1, 2,.;., (K + 1)/2

2475239-

k2 = 1, 2,..., (K -1)/2 quand K est un nombre pair k1 = 1, 2,.s., K/2 k2 = 1, 2, *.., K/2, et (2k1 - 1)1, 2k2dj o, quand K est un nombre impair k1 = 1, 2, *..., (K -1)/2 k2 = 1, 2,..., (K -1)/2 quand K est un nombre pair k1 = 1,2,...., K/2 lk2 = 1,2,...., (K/2) - 1 o les relations N'/N > cos t N'0/N0 et n2 > n'2 > n4> (n1, n2) sont satisfaites, NO et No'0 étant les indices efficaoes de réfraction de ladite couche de guide d'onde

optique et du centre de ladite région de raie, respecti-

vement, quand une distance 13 entre ladite pastille diîlectrique mobile et ladite couche de guide d'onde optique est plus importante que l'épaisseur de ladite couche de guide d'onde optique, et N et N' sont des indices effectifs de réfraction de ladite couche de guide

d'onde et du centre desdites régions de raies, respecti-

vement.

19.- Commutateur optique caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat (1) ayant un indice de réfraction nl, qui est transparent par rapport au faisceau lumineux guidé; une couche de guide d'onde optique (2) ayant un indice de réfraction n2, formée sur ledit substrat; une région (2') de faible indice de réfraction D0 ni2 plus petit, d'une valeur prédéterminée, que n2, formée en un emplacement prédéterminé dans ladite couche de guide d'onde optique, ladite région de faible indice de réfraction étant composée de K(K: nombre entier

positif) régions de raies et, quand un système de coordon-

nées orthogonales x-y est appliqué à ladite couche de guide d'onde optique, les lignes centrales desdites régions respectives de raies coïncident avec K lignes droites expriméespar y = -kd, avec k = 0,1,... K - 1 et d = distance entre les lignes centrales des régions de raies adjacentes, et le côté le plus à gauche de chaque région de raie se trouvent dans un troisième quadrant dudit système de coordonnées orthogonales x-y, l'angle total de réflexion e de ladite région de faible indice de réfraction par rapport audit faisceau lumineux guidé et la distance 1 dans la direction de l'axe x entre un premier orifice d'une région de raie et un second orifice d'une région de raie adjacente à la première, ledit second orifice étant le plus proche dudit premier ont une relation de 1 = d/tan 0, et la coordonnée x de chaque côté le plus à droite desdites k régions de raies est supérieure à (K - 1)1; et des pastilles diélectriques mobiles (4) ayant un indice de réfraction n4, chacune ayant une surface inférieure suffisamment large pour couvrir la région de raie et une zone vicinale de la couche de guide d'onde optique à proximité de ladite région de raie, parallèles à ladite couche de guide d'onde optique et disposéessur une couche intermédiaire ayant un indice de réfraction n3 à chacun des K(K - 1)/2 emplacements qui sont représentés par les coordonnées qui suivent dans le système de coordonnées orthogonales x-y sur ladite région de faible indice de réfraction t(k1 1)1 - 21(k2 - 1), (k1 - 1)dj o k1 = 1, 2,..., K/2 k2 = 1,2,...., k1 o les relations de N'/N > cos G > N'0/N0 et n2> n'2 yn4 > (n1, n3) sont satisfaites, N et N' étant les indices effectifs de réfraction de ladite couche de guide d'onde optique et du centre de ladite région de raie respectivement, quand une distance 13 entre ladite pastille diélectrique mobile et ladite couche de guide d'onde optique est plus importante que l'épaisseur de

2475239,

ladite couche de guide d'onde optique, et N et N' étant les indices effectifs de réfraction de ladite couche de guide d'onde et du centre de ladite région

de raie respectivement.